К ВОПРОСУ О СРАВНИТЕЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА И ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ К ХИМИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ (АЦЕТОФОСУ) В ЭКСПЕРИМЕНТЕ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

^ =

УДК 619:615:285.7.099

К ВОПРОСУ О СРАВНИТЕЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА И ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ К ХИМИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ (АЦЕТОФОСУ) В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Г. Н. Красовский, А. А. Королев, Н. Г. Беляева, С. П. Варшавская, К■ В. Кушаков, Р. Т. Маликова, М. Б. Трахтман

Кафедра коммунальной гигиены I Московского медицинского института им. И. М. Сеченова

Сравнительная чувствительность человека и лабораторных животных интересует в первую очередь гигиенистов, работающих в области нормирования вредных веществ во внешней среде, которым приходится зачастую экстраполировать полученные экспериментальные данные с животных на человека. Для этого необходимо иметь четкое представление о качественных и количественных соотношениях чувствительности человека и лабораторных животных к действию токсических веществ.

Степень сравнительного реагирования человека и лабораторных животных на большие, близкие к смертельным дозы токсических веществ изучалась одним из нас ранее (Г. Н. Красовский). Не меньший интерес представляет определение влияния на организм специфически действующего вещества при однократном введении его в малых, пороговых дозах. Из веществ с подобным характером действия наше внимание привлекла группа фосфорорганических соединений (ФОС), специфически угнетающих активность холинэстеразы (ХЭ). Из этой группы был выбран нами ацето-фос (АФ) ввиду отсутствия у него заметных кумулятивных свойств, выраженности его антихолинэстеразного действия, а также хорошей растворимости в воде.

В опытах принимали участие врачи-добровольцы, авторы настоящей работы, при соблюдении необходимых требований, обеспечивающих безопасность эксперимента в соответствии с заключением Хельсинкской конвенции ВОЗ, разрешившей подобного рода опыты. В эксперименте участвовали 3 женщины и 4 мужчин в возрасте 25—35 лет, а в каждой серии опытов на животных использовалось по 3 самца и 3 самки.

Проведено 25 экспериментов на людях с приемом внутрь растворов АФ в различных концентрациях. Животным вводили те же растворы в объемах, пропорциональных весу их тела, чем достигалось получение не только одинаковых доз АФ, но и относительно одинаковых объемов раствора вещества. Активность ХЭ цельной крови мы определяли методом Флейшера и Попа в динамике с интервалами 30мин., 1, 2, 3 и 5 часов, а при испытании наивысших доз раствора АФ и через 24 часа после приема их внутрь. Все испытанные на человеке дозы АФ предварительно апробировали на лабораторных животных. При выборе доз мы ориентировались на результаты ранее проведенного одним из нас хронического эксперимента по санитарно-токсикологической оценке АФ (А. А. Королев), который показал, что дозу этого вещеста, равную 0,5 мг/кг, можно рассматривать как минимально действующую на организм.

а х ч чэ я

!: ° Я о

■х.

X *

Iм

0 >,

Я о

X

к

X X

3 £

1 О-Н С о

X ^

* ё

х-®-

3 а:

X

О, - о

о н

Я 2

о

4 <

4) X со з 2 =

^ ч «

X я

л »

* 1

х Я —

в °

X

в

Ж

<4 и С.

иа Э 2 5 часов +1 ¡2+1 Я.+1 _ -юсоютр ™оо О +|о, +|о>+|о+|

к СО Ч О) Ю 1 час 98,7± ±6,2 97 ± ±2,5 102± ±5,1 91,5± ±3,0

24 часа 102± ±2,4 100± ±10,0

»ел а я крыса 5 часов ¿! °° +| ^ +1Ч +1Ч ¿а оо ю г-- о о +12 +!£+! £+1

и 1 час 101,4± ±14,3 96,3± ±3,0 92,3± ±7,5 90 ± ±6,1

со а та ч- " сч та в* 95,6± ±12,6 73,1± ±7,3

ЕС К и о к со * О о. 5 часов 2 +1 ОО +1 со" , I V +1 О) X Т! (О

г 1 час 98,9± ±4,6 92± ±5,8 75 ± ±10,7 70,7± ±5,5

24 часа 94 ± ±3,0 73,2± 2,9±

£ о С. 5 часов 95 ± ±4,4 73,6± ±10,0 67,4± ±15,8 43,3± ±8,0

1 1 час 93 ± ±0,4 71,5± ±9,2 62± ±12,4 39,1± ±7,0

24 часа 98,4± ±10,2 74,9± ±14,4

5 часов 1ЛО0)Ю00 1ЛЬЬ со +1 оо+1 со"!; со 71 а> 01 +1 тг Т|

* <У т о ч 4) 3 часа 97± ±2,7 98,2± ±0,5 74,8± ±14,2 43,2± ±17,6

ЕГ 2 часа 102± ±0,66 99± ±0,5 73,8± ±13,4 48,9± ±26

1 час 100± ±4,5 98,1± ±0,7 80,0± ±12,1 55,2± ±22,7

о = »» 97,2± ±3,5 99,3± ±3,3 86,2± ±7,67 60,9± ±26,5

• ш —. • — «и ™ ~ * ч.«: а; 0,16 0,8 2,0 4,0

В I серии опытов на 7 добровольцах изучали влияние однократного приема АФ в дозе 0,16 мг/кг. При этом никаких неприятных ощущений у них не отмечено, активность ХЭ крови колебалась в пределах ошибки метода. У морских свинок и белых крыс, получавших ту же дозу АФ, также не было заметных изменений в активности ХЭ (табл. 1). У кроликов наблюдалось снижение активности фермента в среднем на 15% через 30 мин. после введения препарата, а у отдельных животных — на 20— 25%. Следует отметить, однако, что в контрольном опыте с введением кроликам водопроводной воды в тех же объемах активность ХЭ у отдельных животных по сравнению с собственным фоном также варьировала в пределах 15—20%.

Во II серии опытов АФ добровольцы принимали в дозе 0,8 мг/кг. При этом у них также не обнаружено существенных изменений активности ХЭ крови, однако у части испытуемых (особенно женщин) через 30 мин. — 1 час после приема раствора АФ возникли неприятные ощущения в эпигастральной области, небольшая тошнота, периодические боли в области пищевода. У белых крыс и морских свинок при введении той же дозы не установлено сколько-нибудь заметных изменений активности ХЭ; только у отдельных животных наблюдалось угнетение фермента на 15—20%. У кроликов доза АФ 0,8 мг/кг вызывала угнетение фермента в среднем на 25—30%, а в некоторых случаях на 35— 40%.

После приема АФ в дозе 2 мг/кг все участвовавшие в опыте женщины предъявляли жалобы на плохое самочувствие, выражавшееся в головокружении, общей слабости, отрыжке, чувстве «комка» в пищеводе и эпигастральной области, болях в желудке, позывах на рвоту. Чувство неудобс!ва в эпигастральной области и «комка» в пищеводе сохранялось и на следующие сутки. У мужчин отмечались практически те же симптомы, но только менее выраженные и быстрее проходящие. Однако, по данным объективных исследований, разница между степенью угнетения активности ХЭ крови у мужчин и женщин была не столь ярко выражена (табл. 2). Что касается лабораторных животных, то разница в степени угнетения активности ХЭ у самцов и самок кроликов и морских свинок составляла примерно 15 — 20%,

а самки белых крыс по степени угнетения активности фермента практически не отличались от самцов. Как у людей, так и у животных к концу 1-х суток после однократного получения АФ в дозе 2 мг/кг почти полностью восстановилась активность ХЭ крови (см. табл. 1).

Ввиду того что чувствительность женщин к приему АФ по сравнению с мужчинами повышена, следующую дозу, равную 4 мг/кг, мы испытывали только на мужчинах. Клиническая картина была аналогична описанной выше. Особенно характерным оказалось болезненное чувство «комка» по ходу пищевода и в эпигастральной области. Но общее состояние обследованных было вполне удовлетворительным. У всех испытуемых активность холинэстеразы крови снизилась на 50 — 70%. Однако у одного добровольца угнетение ХЭ ко 2-му часу достигло 75% и сопровождалось резким ухудшением общего самочувствия, интенсивными болями в области желудка и рвотой. В связи с этим ему было введено подкожно 2 мл 0,1 % раствора атропина, после чего самочувствие его заметно улучшилось, однако без нормализации уровня ХЭ.

Через 24 часа после приема АФ в дозе 4 мг/кг активность фермента у участников эксперимента еще составляла 60—80% первоначального уровня и нормализовалась только ко 2-м суткам. Значительное угнетение активности ХЭ крови от этой дозы наблюдалось у кроликов (70—80%) и морских свинок (30—40%), но, несмотря на это, подопытные животные внешне практически ничем не отличались от контрольных. Как и у человека, полного восстановления активности фермента к 1-м суткам у этих животных не наступило. У белых крыс и белых мышей при той же дозе АФ обнаружено угнетение фермента всего на 10—20%.

Переходя к оценке полученных результатов, необходимо отметить, что количественная обработка полученной информации затруднялась необходимостью учета 3 взаимосвязанных факторов: различных доз и времени наблюдения, а также различных объектов его. Поэтому мы решили воспользоваться методом пробит-анализа, который позволяет выразить полученную информацию в виде кривых «время — эффект». При этом мы не опасались утратить необходимую точность при обработке результатов, поскольку наши исходные данные имели большой разброс с процентом ошибки средней, доходившим до 50, что свидетельствует о выраженной индивидуальной чувствительности к действию АФ как у людей, так и у лабораторных животных.

При построении графика (рис. 1) на оси ординат откладывали данные угнетения активности ХЭ крови, предварительно выраженные в проби-тах (М. Л. Беленький), а на оси абсцисс — испытанные дозы АФ, выраженные в логарифмах. Для каждой временной точки, таким образом, представлялась возможность получить кривую, характеризующую степень антихолинэстеразного эффекта в зависимости от испытанных доз АФ как для человека, так и для каждого отдельного вида животных. Затем по таким графикам определяли эффективные дозы, вызывавшие снижение активности ХЭ на 50, 30% и т. д.

Соотношения уровней эффективных доз, вызывавших снижение активности ХЭ на 50 и 30% как у человека, так и лабораторных животных в

Таблица 2

Угнетение активности холинэстеразы крови у мужчин и женщин при

однократном введении АФ в дозе 2 мг/кг (в % к фону, принятому за 100)

Через 30 мин. Через 2 часа Через 5 часов Через 24 часа

Мужчины

84,5 84,5 92,2 103,0

93,3 85,6 79,4 101,3

90,1 92,3 89,7 103,6

94,3 69,2 61,4 85,0

В среднем 90,5 83,0 80,7 98,2

Женщины

71,2 51,5 52,4 98,9

78,5 75,7 86,5 105,5

91 57,6 54,7 91,7

В сред-

нем

80,3 61,5 64,5 98,7

N II 6 -

I-1 1 й * -

* 1 N 1 1 4 У* /"V

1 1 1 1 3 > / ¿г

о,/е О.б

го 4,0

У7ОУЫ (£ л4г/*г)

Рис. 1. Зависимость антихолинэстеразно-го эффекта от испытанных доз ацетофоса через 5 часов после введения его.

! — человек; 2 — кролик; 3 — морская свинка; 4 — белая крыса; 5 — белая мышь.

зависимости от доз и времени наблюдения, приведены на рис. 2. Для доз, вызывавших 50% угнетение активнссти ХЭ у человека, штриховкой показаны верхние доверительные границы колебания средних величин (М ± tm), вычисленных по Миллеру и Тейнтеру. Как видно из рис. 2, в заштрихованную зону попадают или проходят очень близко кривые, проведенные

по средним эффективным дозам, вызывавшим 50% угнетение фермента у всех животных, за исключением белых мышей. Для последних доз, вызывавшая 50% угнетение ХЭ, была в 5 — 7 раз выше, чем у человека. Различие оказалось статистически достоверным.

В связи с этим представляло интерес сопоставить среднесмертельные дозы АФ для лабораторных животных. Проведенными ранее опытами бо для кроликов были установлены на уровне 45 мг/кг, морских свинок — 30 мг/кг, белых крыс — 45 мг/кг и белых мышей — на уровне 230 мг/кг. Обращает на себя внимание, что и по величинам ЬО50 белые мыши обладали в 5—8 раз меньшей чувствительностью к АФ по сравнению с другими животными, что можно объяснить особенностями метаболизма этого препарата в печени белых мышей (О'Брайн).

Отсюда практически важен следующий вывод: ориентируясь при выборе животных в хронический эксперимент на результаты острых опытов, можно существенно нивелировать возможные различия в чувствительности

человека и лабораторных жи-г у9 е вотных к действию токсического

вещества. По результатам острых опытов можно сказать, что все

__ остальные животные по чувстви-

тельности находились приблизительно на одном уровне. Вместе с тем на однократное введение АФ в малых дозах наиболее вы-раженно реагировали кролики (см. рис. 1). Полученные данные нельзя отнести только за счет повышенной реактивности ХЭ у этих животных, так как при дозе АФ 0,8 мг/кг, не оказавшей никакого влияния на уровень ХЭ у человека, процент снижения ее у кроликов достигал 25— 30. Это значительно превышает нормальный уровень колебаний активности фермента у данных животных. Напротив, выраженной чувствительностью к действию сравнительно больших доз кролики не отличались. Поэтому угол наклона кривых «эффект — доза» у кроликов заметно отличался от аналогичных кривых человека и других лабораторных животных (см. рис. 1), что может свидетельствовать о несколько ином механизме токсического действия АФ на кроликов. Это можно объяснить не столько иной гидролизующей способностью печени кроликов, сколько обратным соотношением содержания истинной и ложной ХЭ в сыворотке и эритроцитах. Морские свинки и осо-

I

«а

ч>

/о

.—у

ар/ г у у

Время на(6 Vасах)

Рис. 2. Уровень эффективных доз (ЕД) ацетофоса с учетом его антихолинэстеразной активности.

А — дозы, вызывающие угнетение холинэстеразы на 50% (ЕДю); В—дозы, вызывающие угнетение холинэстеразы на 30% (ЕД,0). Другие обозначения те же, что на рис. 1.

бенно крысы по степени и характеру реакции ХЭ несколько отличались от человека. Но эти различия несущественны и нивелируются за счет выраженных индивидуальных колебаний.

Что касается различия в чувствительности к действию АФ в зависимости от пола, то этот фактор не имел решающего значения в разбросе экспериментальных данных, хотя женщины субъективно и объективно оказались несколько более чувствительными к испытуемому веществу, чем мужчины. Такая же степень различия наблюдалась и у кроликов, морских свинок и белых крыс. Однако различия были не столь выражены, как при действии некоторых других ФОС.

Заслуживает внимания факт более раннего субъективного реагирования человека на введение АФ в дозе 0,8 мг/кг, которая не оказала никакого влияния на уровень активности ХЭ крови — фермента, специфически и ранее всего поражаемого при отравлении ФОС. Служит ли этот эффект проявлением местного действия препарата или он характерен для обще-резорбтивного действия, ответить трудно. Однако этот момент должен быть учтен при изучении токсикодинамики и нормирования ФОС во внешней среде.

Таким образом, сравнивая реакцию лабораторных животных и человека на однократное введение пороговых доз АФ, можно заключить, что человек по своей чувствительности существенно не отличался от большинства обычно используемых в опыте лабораторных животных.

Следует подчеркнуть, что время восстановления активности ХЭ практически не отличалось у человека и лабораторных животных к 24—48 часам. Это значит, что детоксицирующая способность биологических систем организма человека и лабораторных животных к АФ не имеет существенных различий (Ю. С. Коган с соавторами; Г. Майер-Боде, 1966). Кроме того, по справедливому мнению Druckrey и Küpfmüller, время восстановления специфически поражаемой функции отражает кумулятивные свойства вещества. Следовательно, можно предположить, что и при многократном введении пороговых доз его человек по чувствительности не будет отличаться от лабораторных животных.

Выводы

1. При однократном введении одного из фосфорорганических соединений— ацетофоса — человек по чувствительности к нему находится на одном уровне с обычно используемыми лабораторными животными, за исключением белых мышей.

2. Ориентируясь при выборе животных в хронический эксперимент на результаты острых опытов, можно существенно нивелировать различия в чувствительности человека и лабораторных животных к действию токсического вещества.

ЛИТЕРАТУРА

Беленький М. Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта. Л., 1963. — Каган Ю. С., Клисенко М. А., Паньшина Т. Н. Вопр. питания, 1965, № 3, с. 68. — К о р о л е в А. А. Гиг. и сан., 1965, № 7, с. 9. — К р а -совский Г. Н. В кн.: Гигиеническая оценка химических факторов внешней среды. М., 1966, с. 52. — Б р а й н Р. О. Токсичные эфиры кислот фосфора. М., 1964. — Druckrey Н., Küpfmüller К., Dosis und Wirkung. Berlin, 1949.—Fe Ii sc her J. H., Pope E. J., Arch, industr. Hug., 1954, v. 9, p. 323. — M а e й р-Б о д е Г. Остатки пестицидов. М., 1966.

Поступила 19/1II 1968 г.